Digitalisierung & Automatisierung im Gartenbau - Fördern, Stärken, Wettbewerbsfähigkeit sichern

Die Zukunft und Wettbewerbsfähigkeit des Gartenbaus wird durch eine leistungsfähige und nachhaltige gartenbauliche Produktion getragen. Dazu zählen auch die Anpassungen an eine fortschreitende Digitalisierung. In jüngster Zeit werden diese Entwicklungen unter dem Begriff Gartenbau 4.0 zusammengefasst.
Das Ziel der Digitalisierung ist die stärkere Vernetzung von der realen Produktion mit der virtuellen Welt, um beispielsweise Arbeitsabläufe zu optimieren, um Präzisionsgenaue Arbeiten auf den Flächen vornehmen zu können oder um große Datenmengen schneller und einfacher zu transferieren. Alle Entwicklungen dieser Art werden die gartenbaulichen Produktionsabläufe und Wertschöpfungsketten nachhaltig verändern. Es bleiben die Fragen, welche Digitalisierungen in der Branche dringend benötigt werden und welche Entwicklungen praxisrelevant und finanzierbar sind.
Auf Bundesebene werden aktuell im ganzen Bundesgebiet Forschungen und Entwicklungen gefördert, die sich unter anderem mit Datenmanagement- und Entscheidungshilfesystemen, mit Wissenstransfer, mit innovativen Sensorgesteuerten Lösungen und dem Ausbau von Automatisierung und Robotik beschäftigen. Weitere Informationen zu den bundesweiten Förderprogrammen finden Sie über "BMEL - Starke Landwirtschaft" und "BLE - Digitalisierung".

Gartenbau 4.0- und Digitale Experimentierfelder-Projekte in der Abteilung Gartenbau



Im Rahmen der Bekanntmachung zur „Förderung von Innovationen für einen Gartenbau 4.0“ des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) wurden für das DLR Rheinpfalz drei Projekt bewilligt.
  • GeoSenSys - Georeferenziertes Sensor-gestütztes Daten Management-System zur teilflächenspezifischen Bewässerung und Düngung von Freilandgemüse
    Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines georeferenzierten Sensor-gestützten Expertensystems zur teilflächenspezifischen gekoppelten N-Düngungs- und Bewässerungssteuerung im Freilandgemüsebau. Der spezifische N-Bedarf soll auf Basis eines Verbundes aus Stützpunkten des Nmin-Systems sowie N-Mineralisierungsraten aus der Boden spezifischen C-N-Dynamik geschätzt werden. Weitere Infos
  • HortiSem - Aggregierung von Informationen für Pflanzenschutzmaßnahmen im Gartenbau
    Die Anforderungen an die gartenbauliche Beratung und Praxis hinsichtlich des Pflanzenschutzes sind in den Jahren immer komplexer geworden. Die heterogenen Strukturen des Gartenbaus stellen für die Akteure hinsichtlich der Datenbeschaffung und Verarbeitung eine besonders große Herausforderung dar. Für die Umsetzung der an den Pflanzenschutz geknüpften rechtlichen Vorgaben benötigen die Akteure einen einfachen und schnellen Weg, um an die entscheidenden Informationen zu gelangen. In dem Verbund-Projekt von DLR, KTBL, JKI, ISIP und ZVG verfolgen die Projektpartner das Ziel, das gut eingeführte und breit genutzte Pflanzenschutz-Informationssystem „PS Info“ als ein Anwendungsbeispiel für die Nutzung von Linked-Data-Prinzipien zu erweitern. Weitere Infos
  • HortiCo 4.0 - Vernetzung, Synergien und Transfer im Gartenbau 4.0
    Gegenstand des geplanten Vorhabens ist ein eigenständiges Vernetzungs- und Transfer (VuT) Vorhaben, das organisatorische, fachliche und öffentlichkeitswirksame Aufgaben für die "Richtlinie über die Förderung von Innovationen für einen Gartenbau 4.0" wahrnimmt. Das DLR Rheinpfalz übernimmt hierbei in der Hauptsache die Arbeiten zum Wissenstransfer und der Öffentlichkeitsarbeit. Weitere Infos

Im Rahmen der „Förderung des branchenübergreifenden und überbetrieblichen Datenmanagements zur Unterstützung landwirtschaftlicher Wertschöpfungssysteme" ist das Experimentierfeld Südwest ein Projektvorschlag des Landes Rheinland-Pfalz, das vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) gefördert wird. Siehe auch Förderung EFSuedwest (dap.rlp.de) und Digitale Experimentierfelder (bmel.de). Im Teilprojekt 2 wurden im Gartenbau zwei Projekte bewilligt.
  • Arbeitsfeld 7: Digitales Unkrautmanagement im Gemüsebau
    Ziel des Arbeitsfeldes 7 ist, ein Gesamtsystem aus verschiedenen Bausteinen für ein optimiertes, digital gestütztes, mechanisches Unkrautmanagement zu entwickeln. Dabei sind integrierte Konzepte zur Unkrautkontrolle, zum Ersatz oder zur Reduzierung des Herbizideinsatzes zu berücksichtigen. Weitere Infos
  • Arbeitsfeld 8: Entwicklung und Praxiseinführung digitaler Steuerungsinstrumente zur Optimierung der Arbeitseffizienz im Obstbau
    Konkret bearbeitet der Anwendungsfall 8 die Weiterentwicklung der Anbausysteme im Kernobstanbau, u.a. die Vorbereitung und Untersuchung von 2-D-Kernobstanlagen. Weitere Infos

Digitales Agrarportal Rheinland-Pfalz


Das Land Rheinland-Pfalz hat insbesondere die digitale Daten-Nutzungs-Infrastruktur für die Landwirtschaft im Fokus und wird die Entwicklungen in diesem Bereich mit 3. Mio Euro fördern. Das Digitale Agrarportal Rheinland-Pfalz soll für die Betriebe in Zukunft eine zentrale Informations-, Kommunikations- und Datenaustauschplattform werden. Lesen Sie mehr im Fachportal "Digitales Agrar Portal" (DAP).

Informationssysteme für den gartenbaulichen Wissenstransfer


Das DLR Rheinpfalz beschäftigt sich bereits seit Mitte der 1980er-Jahre mit dem Thema Automatisierung und Digitalisierung im Wissenstransfer. Die unabhängige Beratungstätigkeit und das praxisorientierte Versuchswesen des amtlichen Dienstes rückten die Optimierung der schnellen und sicheren Weitergabe von Fachinformationen zu den Gartenbaubetrieben in den Vordergrund, beispielsweise der Versand von Pflanzenschutzwarndiensten sowie Wetter- und Anbauhinweise. Hinsichtlich eines automatisierten Massenversands von wichtigen Meldungen wurden bereits Mitte der 1980er Jahre erste Versuche über Bildschirmtext und das Informationsangebot "Agrarinformationen Rheinland-Pfalz" realisiert. Träger dieser Entwicklung waren damals die Arbeitsgemeinschaft der Bauernverbände, die Landwirtschaftkammer und das Ministerium für Landwirtschaft, Weinbau und Forsten in Rheinland-Pfalz. Das Ziel der Zusammenarbeit war die Bereitstellung eines gemeinsamen landwirtschaftlichen Informationssystems für den gesamten Agrarbereich.

Die Abteilung Gartenbau des DLR Rheinpfalz hat in den vergangenen Jahren weitere Systeme für den digitalen Wissenstransfer im Gartenbau entwickelt.
Das Ziel aller gartenbaulichen Vorhaben und Projekte ist seit 1984 unverändert: Unabhängige Fachinformation auf modernen, sicheren und schnellen Wegen an die gartenbaulichen Unternehmen vermitteln!

Lesen Sie mehr zu den Informationsangeboten:

IT-Systeme für den Gartenbau


Technische Entwicklungen stehen im Gartenbau vor allem als Schlagkartei- und Betriebssoftwarepakete sowie Warenwirtschaftssysteme zur Verfügung, die sich je nach Betriebsstruktur (einjährige-, mehrjährige Kulturen, Freiland oder Gewächshaus) stark unterscheiden. Im Gegensatz zum Gartenbau sind für den Ackerbau weitreichendere IT-Lösungen auf dem Markt, da im Ackerbau einheitlichere Anforderungen und höhere Nutzerzahlen vorhanden sind. Für IT-Unternehmen ist der Gartenbau auf Grund der Strukturen, der starken Spezialisierungen und der kleineren Betriebsgrößen nicht so attraktiv wie landwirtschaftliche Betriebe. Die hohen technischen Anforderungen hinsichtlich der Kulturvielfalt und Spezialisierung beeinflussen maßgeblich die Verfügbarkeit und das Marktangebot von gartenbaulichen IT-Systemen.

Die Gartenbauberatung des DLR Rheinpfalz hat für die Praxisbetriebe unterschiedliche IT-Lösungen entwickelt.
Zum einen bietet das DLR Rheinpfalz in Kooperation mit dem Zentralverband Gartenbau e.V. (ZVG) als Erweiterung von PS Info den Pflanzenschutz-Dokumentationsservice „PS Info MeinBetrieb an.
Zum anderen stellt die Beratung zur Umsetzung der Düngeverordnung im Gemüse- und Erdbeeranbau unterschiedliche EXCEL-Lösungen zur Verfügung (siehe EXCEL-Programme "Düngebedarfsermittlung N und P für Gemüse und Erdbeeren" und "Nährstoffvergleich für Gemüse-, Sonderkultur- und Gemischtbetriebe").

Externe IT-Entwickler bieten im Unter Glas-Anbau bzw. im geschützten Anbau moderne Klimasteuerungsprogramme und Bewässerungssteuerungen an. Diese Lösungen werden zunehmend als App entwickelt und erhalten damit Einzug in die moderne Produktionstechnik. Im Freiland werden insbesondere GPS-gesteuerte Schlepper und Geräte sowie GPS-gesteuerte Beregnungstechnik angeboten.


Robotik & Automatisierungen im Gartenbau


Die Entwicklungen von Automatisierungen und Robotik ist eine sehr komplexe Aufgabe für den Gartenbau. Neben der Vielzahl von Kulturen, von denen jede einzelne hohe Anforderungen an die Technik und Präzision stellt, sind für den maschinellen Einsatz die sich tagtäglich verändernden Umweltbedingungen die größte Herausforderung. Vorteile für den Einsatz von Robotern ergeben sich unter gleichbleibenden Umweltbedingungen.

Robotik und Automatisierung unter gleichbleibenden Umweltbedingungen
Unter gleichbleibenden Umweltbedingungen sind für bestimmte Arbeitstechniken automatische Lösungen und hochpräzise Roboter-Lösungen vorhanden und haben sich in der gartenbaulichen Produktion etabliert. Arbeitsschritte wie Aussaat, Stecken, Pikieren, Topfen, Verpacken und Transport sind komplett automatisierbar. Forschungen und Entwicklungen für diese Angebote streben die Unternehmen beispielsweise für die Geschwindigkeitserhöhung, für den Einsatz von besseren Kamerasystemen und für die Erweiterung von 2D- auf 3D-Sensorik an. Siehe als Beispiele Agro Food Robotics (YouTube-Channel) und ISO-Group Cutting and Planting robot 1800 (YouTube-Film).

Robotik und Automatisierung unter sich verändernden Umweltbedingungen
Die räumlichen, komplexen und variablen Gegebenheiten in einer sich verändernden Umwelt sind die größte Herausforderung für die Entwicklung von Roboter-Lösungen. Pflanzenwachstum, Reife, Witterung und Jahreszeit stellen die agrarwirtschaftlichen Roboter vor immer neue Ausgangsbedingungen. Kein Tag ist wie der andere, da sich die Umwelt tagtäglich verändert. Industrielle Roboter-Lösungen können in der Regel nicht auf den Einsatz im Freilandgartenbau übertragen werden. Beispielsweise existieren im Freiland keine Fixpunkt wie Wände o.ä., an denen sich die Roboter orientieren können. Roboter benötigen diese Fixpunkte, um die Aufgaben präzise und in gleichbleibender Qualität ausführen zu können. Die Forschung sieht im Einsatz von Simulationssoftware und in einem massiven Einsatz von beispielsweise 3D-Sensoren, Laser und GPS eine Möglichkeit den Einsatz von Robotern zu ermöglichen. Beispiel siehe Selbstfahrende GPS-Maschine der Gebr. Ezendam BV (YouTube Film)

Besondere Schwierigkeiten ergeben sich im sensorischen Erfassen und Entscheiden. Dies betrifft z.B. Roboter für den Einsatz im Unkrautmanagement und der Unterscheidung "Kulturpflanze - Unkraut" oder Roboter in der Ernte und dem Erkennen "Frucht - reife Frucht - Blatt". Der Roboter und die implementierte Software müssen diese Unterscheidung erst lernen und unter täglich neuen Bedingungen anwenden können. Die typischen Ernteprodukte sitzen beispielsweise versteckt unter dem Laub (z.B. Gurken, Paprika, Erdbeeren) oder die Ernte an sich ist sehr komplex (z.B. Blumenkohl).
Hinsichtlich der Unkrautregulierung sind bereits autonomfahrende Roboter von den Unternehmen entwickelt worden. Da es in Deutschland immer noch eine Gesetzeslücke hinsichtlich ihres Einsatzes gibt, können diese autonomfahrenden Systeme auf den Freilandflächen nicht eingesetzt werden. Siehe als Beispiel Dino von NaioTechnologies (YouTube Film)
Forschungen und Entwicklungen für Ernte-Roboter werden unter anderem an der Universität Wageningen (NL) vorgenommen. Die Markteinführung erster Roboter konnte aber auf Grund der sehr hohen Entwicklungskosten (z.B. Greiferentwicklung, Programmierung, Sensorik) noch nicht erfolgen. Siehe als Beispiel Sweet Pepper Harvesting Robot und Cucumber harvesting robot (YouTube Film).

Robotik und Automatisierungen in bestehenden Anbauformen
Neben dem technischen und softwarebasierten Aufwand steht auch die Frage nach den bisherigen Anbauformen zur Diskussion.
Müssen die Anbauformen den Robotern angepasst werden?
Wie ist die wirtschaftliche Bilanz einer solchen Veränderung?
Änderungen der Systeme können beispielsweise zu Ertragseinbußen oder Pflanzenschutzproblemen führen. Bleibt auch die Frage, ob züchterische Maßnahmen (z.B. neue Sorten, neue Arten) den Einsatz von Maschinen ermöglichen können.

Quelle
KTBL-Tagung: Robotics und Automatisierungen im Gartenbau. 17.-18.09.2018 in Erfurt


Isabelle.Lampe@dlr.rlp.de     www.gartenbau.rlp.de drucken nach oben  zurück